用于开关设备的分断单元和开关设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于开关设备(例如断路器或隔离开关)的分断单元。本实用新型还额外地涉及一种开关设备，其包括这样的分断单元。


背景技术：

2.在现有技术的分断单元中，在动静触头分离时产生的电弧在灭弧室的磁场的作用下会朝向灭弧室运动。由于灭弧室中的许多部件由塑料制成，在电弧的作用下会产生气体，气体的排气方向一般设置成与电弧的运动方向一致，从而加速电弧的发展。
3.然而，在一些情况下，由于断路器的分断单元的尺寸限制，在与电运动方向一致的方向上设置气道和排气口会使分断单元的尺寸增大。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提供了一种用于开关设备的分断单元，包括：壳体；动触头组件，包括动触头支架和设置在动触头支架上的第一动触头，动触头支架可枢转地设置在壳体内，第一动触头能够随着动触头支架一起枢转；第一静触头，固定设置在壳体内，能够与第一动触头接触和分离；第一灭弧室，设置在壳体内，包括第一永磁体，所述分断单元还包括第一排气口，该第一排气口和第一灭弧室分别设置在第一动触头的相对两侧，使得气体的排气方向与电弧在第一永磁体的作用下的运动方向彼此背离。
5.有利地，第一气道连接在第一灭弧室和第一排气口之间。
6.有利地，所述第一灭弧室还包括位于第一永磁体的厚度方向的两侧的灭弧栅。
7.有利地，第一阀门设置在第一排气口处，该第一阀门配置成能够在打开位置和关闭位置之间切换，在打开位置，第一阀门使第一排气口打开，允许气体经由第一排气口排出，在关闭位置，第一阀门关闭第一排气口。
8.有利地，还包括第一偏置件，其配置成朝向第一阀门的关闭位置对第一阀门施加偏置力。
9.有利地，该第一阀门配置成在第一灭弧室内的气体压力不超过预定阈值时，第一阀门在偏置力的偏置下保持在关闭位置，在气体压力超过预定阈值时，气体压力克服第一偏置件的偏置力而使第一阀门从打开位置切换至关闭位置。
10.有利地，动触头组件还包括设置在动触头支架上的第二动触头，第二动触头能够随着动触头支架一起枢转，分断单元还包括第二静触头，其固定设置在壳体内，能够第二动触头接触和分离；第二灭弧栅，设置在壳体内，包括第二永磁体，
11.所述分断单元还包括第二排气口，该第二排气口和第二灭弧室分别设置在第二动触头的相对两侧，使得气体的排气方向与电弧在第二永磁体的作用下的运动方向彼此背离。
12.有利地，第二气道连接在第二灭弧室和第二排气口之间，所述第二灭弧室还包括位于第二永磁体的厚度方向的两侧的灭弧栅。
13.有利地，第二阀门设置在第二排气口处，该第二阀门配置成能够在打开位置和关闭位置之间切换，在打开位置，第二阀门使第二排气口打开，允许气体经由第二排气口排出，在关闭位置，第二阀门关闭第二排气口，分断单元还包括第二偏置件，其配置成朝向第二阀门的关闭位置对第二阀门施加偏置力。
14.有利地，该第二阀门配置成在第二灭弧室内的气体压力不超过预定阈值时，第二阀门在偏置力的偏置下保持在关闭位置，在气体压力超过预定阈值时，气体压力克服第二偏置件的偏置力而使第二阀门从打开位置切换至关闭位置。
15.有利地，所述第一静触头和所述第二静触头关于动触头支架的旋转中心旋转对称。
16.有利地，所述第一动触头和所述第二动触头相对于动触头支架的旋转中心径向处于一条直线上
17.本技术还提供了一种开关设备，所述开关设备包括如上所述的分断单元。该开关设备例如可以是断路器或隔离开关。
附图说明
18.在下面结合附图详细描述的本实用新型的优选实施方式中，本实用新型的优点和目的可以得到更好地理解。为了在附图中更好地显示各部件的关系，附图并非按比例绘制。
19.图1示出根据本技术的分断单元的示意图。
20.图2示出根据本技术的分断单元的第一阀门处于关闭位置时的示意图。
21.图3示出根据本技术的分断单元的第一阀门处于打开位置时的示意图。
具体实施方式
22.为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
23.与附图所展示的实施例相比，本公开保护范围内的可行实施方案可以具有更少的部件、具有附图未展示的其他部件、不同的部件、不同地布置的部件或不同连接的部件等。此外，附图中两个或更多个部件可以在单个部件中实现，或者附图中所示的单个部件可以实现为多个分开的部件。
24.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。未说明部件数量时，部件数量可以是一个或多个；同样，“一”、“该”、“所述”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“安装”、“设置”“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的安装、设置、连接，而是可以包括电性的安装、设置、连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示设备使用时的相对方位关系或附图所示的方位关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
25.参见图1，其示出根据本技术的分断单元的示意图，显示出分闸状态。该分断单元包括壳体和设置在壳体内的动触头组件。该动触头组件包括动触头支架1和设置在动触头支架1上的第一动触头2和第二动触头3，动触头支架可枢转地设置在壳体内，使得第一动触头2和第二动触头3随着动触头支架一起枢转。分断单元还包括固定设置在壳体内的第一静触头4和第二静触头5，随着动触头支架的枢转，第一动触头2能够与第一静触头4接触和分离，第二动触头3能够与第二静触头4接触和分离。
26.当动触头支架枢转使得第一动触头和第二动触头分别与第一静触头和第二静触头分离时，在动触头与静触头之间会产生电弧。图1示出电弧的运动方向，其朝向灭弧室运动。
27.如图1所示，第一静触头4和第二静触头5关于动触头支架的旋转中心旋转对称。第一动触头2和所述第二动触头3相对于动触头支架的旋转中心径向处于一条直线上。
28.第一灭弧室6和第二灭弧室7设置在壳体内，分别包括第一永磁体和第二永磁体。第一灭弧室6用于熄灭第一动触头2和第一静触头4分离时产生的电弧，第二灭弧室7用于熄灭第二动触头3和第二静触头5分离时产生的电弧。第一灭弧室6包括位于第一永磁体的厚度方向(即图中的纸面纸外方向)的两侧的灭弧栅，第二灭弧室7包括位于第二永磁体的厚度方向(即图中的纸面纸外方向)的两侧的灭弧栅。在永磁体与两侧分别设置了灭弧栅，辅助提升电弧电压，缩短燃弧时间，能够减少触头的烧蚀并提升电寿次数。
29.第一排气口8设置在壳体中，第一排气口8和第一灭弧室6分别设置在第一动触头2的相对两侧，例如图中，第一灭弧室6设置在左侧，第一排气口设置在右侧。如此，电弧在第一永磁体的作用下的运动方向在图中朝左(如图2中的箭头a所示，)，电弧在第一灭弧室内产生的气体的排气方向在图中朝右(如图2中的箭头b所示)，即气体的排气方向与电弧在第一永磁体的作用下的运动方向彼此背离。
30.第一气道(如图2中虚线示出)连接在第一灭弧室和第一排气口之间，用于供气体从第一灭弧室通向第一排气口。气道仅用虚线示意性示出，本领域技术人员会明白其具体结构，并且可以进行适应性的修改，只要气道设置在壳体内，用于连接灭弧室和排气口，供气体通过即可。
31.第一阀门9设置在第一排气口8处，配置成能够在打开位置和关闭位置之间切换，在打开位置(如图3所示)，第一阀门9使第一排气口8打开，允许气体经由第一排气口排出，在关闭位置(如图2所示)，第一阀门9关闭第一排气口8。第一偏置件(未示出)设置在第一阀门9处，配置成朝向第一阀门8的关闭位置对第一阀门施加偏置力。偏置力的大小可以根据不同壳架产品的分断特性来调整。第一偏置件例如可以是扭转弹簧等形式，只要能够实现偏置效果即可。
32.该第一阀门9配置成在第一灭弧室内的气体压力不超过预定阈值时，第一阀门在偏置力的偏置下保持在关闭位置，在气体压力超过预定阈值时，气体压力克服第一偏置件的偏置力而使第一阀门从打开位置切换至关闭位置。
33.类似地，第二排气口10设置在壳体中，第二排气口10和第二灭弧室7分别设置在第二动触头3的相对两侧，例如图中，第二灭弧室7设置在右侧，第二排气口设置在左侧。如此，
电弧在第二永磁体的作用下的运动方向在图中朝右，电弧在第二灭弧室内产生的气体的排气方向在图中朝左，即气体的排气方向与电弧在第一永磁体的作用下的运动方向彼此背离。
34.第二气道(未示出)连接在第二灭弧室和第二排气口之间，用于供气体从第二灭弧室通向第二排气口。第二气道与第一气道类似地构成。
35.第二阀门(未示出)设置在第二排气口10处，配置成能够在打开位置和关闭位置之间切换，在打开位置，第二阀门使第二排气口10打开，允许气体经由第二排气口排出，在关闭位置，第二阀门关闭第二排气口10。第二偏置件设置在第二阀门处，配置成朝向第二阀门的关闭位置对第二阀门施加偏置力。
36.该第二阀门配置成在第二灭弧室内的气体压力不超过预定阈值时，第二阀门在偏置力的偏置下保持在关闭位置，在气体压力超过预定阈值时，气体压力克服第二偏置件的偏置力而使第二阀门从打开位置切换至关闭位置。
37.当分断电流较小时，第一灭弧室和第二灭弧室依靠永磁体产生的磁吹即可完成灭弧，且由于电弧能量低，实际产气极少。此时，第一阀门和第二阀门处于关闭位置。
38.当分断电流达到一定大小(如额定电流至4倍电流)时，此时的电弧能量已经可以产生足够可观的气体。此时为了防止气吹的作用大于永磁体的磁吹作用(与电流大小相关)使电弧难以进入灭弧室，利用第一偏置件和第二偏置件将第一阀门和第二阀门维持在关闭位置。
39.当分断电流进一步增大(如8倍额定电流)时，产气量以及灭弧室内气体的电离程度将非常可观，此时如果不加以额外的排气，极易产生二次击穿，导致灭弧失败。此时，灭弧室内部的气体压力可以抵抗偏置力使第一阀门和第二阀门切换至打开位置，以提供更顺畅的排气通道，辅助灭弧。
40.本技术还涉及一种开关设备，其包括上述分断单元。例如，该开关设备是断路器或隔离开关。
41.本技术通过将排气口和灭弧室设置在相对两侧，利用分断单元本身的宽度设置气道，减小了分断单元的尺寸，实现了更紧凑的分断单元。利用第一阀门和第二阀门(被动式阀门)，能够在一定压力下打开，保证了分断单元在大分断电流(例如8倍额定电流)下的分断能力。另外，利用基于永磁体磁吹灭弧，对较大电流范围内的电弧都具有良好的分断性能。
42.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
43.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种用于开关设备的分断单元，包括：壳体；动触头组件，包括动触头支架和设置在动触头支架上的第一动触头，动触头支架可枢转地设置在壳体内，第一动触头能够随着动触头支架一起枢转；第一静触头，固定设置在壳体内，能够与第一动触头接触和分离；第一灭弧室，设置在壳体内，包括第一永磁体，其特征在于，所述分断单元还包括第一排气口，该第一排气口和第一灭弧室分别设置在第一动触头的相对两侧，使得气体的排气方向与电弧在第一永磁体的作用下的运动方向彼此背离。2.如权利要求1所述的分断单元，其特征在于，第一气道连接在第一灭弧室和第一排气口之间。3.如权利要求1所述的分断单元，其特征在于，所述第一灭弧室还包括位于第一永磁体的厚度方向的两侧的灭弧栅。4.如权利要求1所述的分断单元，其特征在于，第一阀门设置在第一排气口处，该第一阀门配置成能够在打开位置和关闭位置之间切换，在打开位置，第一阀门使第一排气口打开，允许气体经由第一排气口排出，在关闭位置，第一阀门关闭第一排气口。5.如权利要求4所述的分断单元，其特征在于，还包括第一偏置件，其配置成朝向第一阀门的关闭位置对第一阀门施加偏置力。6.如权利要求5所述的分断单元，其特征在于，该第一阀门配置成在第一灭弧室内的气体压力不超过预定阈值时，第一阀门在偏置力的偏置下保持在关闭位置，在气体压力超过预定阈值时，气体压力克服第一偏置件的偏置力而使第一阀门从打开位置切换至关闭位置。7.如权利要求1所述的分断单元，其特征在于，动触头组件还包括设置在动触头支架上的第二动触头，第二动触头能够随着动触头支架一起枢转，分断单元还包括第二静触头，其固定设置在壳体内，能够第二动触头接触和分离；第二灭弧栅，设置在壳体内，包括第二永磁体，所述分断单元还包括第二排气口，该第二排气口和第二灭弧室分别设置在第二动触头的相对两侧，使得气体的排气方向与电弧在第二永磁体的作用下的运动方向彼此背离。8.如权利要求7所述的分断单元，其特征在于，第二气道连接在第二灭弧室和第二排气口之间，所述第二灭弧室还包括位于第二永磁体的厚度方向的两侧的灭弧栅。9.如权利要求7所述的分断单元，其特征在于，第二阀门设置在第二排气口处，该第二阀门配置成能够在打开位置和关闭位置之间切换，在打开位置，第二阀门使第二排气口打开，允许气体经由第二排气口排出，在关闭位置，第二阀门关闭第二排气口，分断单元还包括第二偏置件，其配置成朝向第二阀门的关闭位置对第二阀门施加偏置力。10.如权利要求9所述的分断单元，其特征在于，该第二阀门配置成在第二灭弧室内的气体压力不超过预定阈值时，第二阀门在偏置力的偏置下保持在关闭位置，在气体压力超过预定阈值时，气体压力克服第二偏置件的偏置力而使第二阀门从打开位置切换至关闭位置。11.如权利要求7所述的分断单元，其特征在于，所述第一静触头和所述第二静触头关
于动触头支架的旋转中心旋转对称。12.如权利要求7所述的分断单元，其特征在于，所述第一动触头和所述第二动触头相对于动触头支架的旋转中心径向处于一条直线上。13.一种开关设备，其特征在于，所述开关设备包括如权利要求1至12中任一项所述的分断单元。14.如权利要求13所述的开关设备，其特征在于，所述开关设备是断路器或隔离开关。

技术总结
本实用新型涉及一种用于开关设备的分断单元和开关设备。分断单元包括：壳体；动触头组件，包括动触头支架和设置在动触头支架上的第一动触头，动触头支架可枢转地设置在壳体内，第一动触头能够随着动触头支架一起枢转；第一静触头，固定设置在壳体内，能够与第一动触头接触和分离；第一灭弧室，设置在壳体内，包括第一永磁体，分断单元还包括第一排气口，该第一排气口和第一灭弧室分别设置在第一动触头的相对两侧，使得气体的排气方向与电弧在第一永磁体的作用下的运动方向彼此背离。磁体的作用下的运动方向彼此背离。磁体的作用下的运动方向彼此背离。


技术研发人员：王晓骎 周斌
受保护的技术使用者：施耐德电气工业公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/9/1